一种内嵌有超声波的超声波电池壳体装置的制作方法

1.本实用新型涉及蓄电池领域，特别是一种内置有超声波空化效应的蓄电池。


背景技术：

2.铅酸电池，主要由电池壳体、正极板、负极板、隔板和电解液等构成，隔板插置于正极板与负极板之间，以防止正、负极板相互接触而发生短路，隔板上密布有无数的细小孔，这样既可以保证电解液的通过，又可以阻隔正、负极板之间的接触，起到控制电解液的反应速度，保护电池的作用。现有的铅酸电池，在电池使用一段时间后，在正极板、负极板、隔板的表面上都会附着有硫酸铅晶体，隔板上的硫酸铅晶体不断增多，会阻碍到电解液的通过；正极板、负极板的表面上覆盖的硫酸铅晶体不断增多，会影响到其与电解液之间的导电性。从而不论在隔板上的硫酸铅晶体，还是在正极板、负极板的硫酸铅晶体，都会影响到铅酸电池的蓄电性能、充放电性能。久而久之，就会导致铅酸蓄电池无法蓄电和充放电。
3.此外，在铅酸蓄电池充放电过程，存在电化学极化和浓差极化，大电流充放电主要受浓差极化的影响。铅酸蓄电池工作温度降至0℃以下充电，在充电初始负极板会发生严重的浓差极化，使电池充电接受能力被限制，进而造成电池充、放电随着温度的降低而明显减少。当环境温度降至0℃以下，温度每降低10℃，内阻约增大15％左右，因为硫酸溶液粘度变大，所以增大了硫酸溶液电阻，而加重了电极极化影响。蓄电池容量会明显减小。目前，铅酸蓄电池在低温环境下应用，还没有很好的电池升温解决办法。
4.锂离子电池主要由正极（limn2o4材料）、负极（石墨材料）、电解质与隔膜片材构成。在电源给电池充电时，正极上的电子从通过外部电路跑到负极上，锂离子从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜片材上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。在电池放电时，负极上的电子从通过外部电路跑到正极上，锂离子从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜片材上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。锂离子首先会从正极出发，经过电解质后抵达负极，而在电池首次充放电池，电极与液态电解质之间会形成固态电解质特性的钝化层，其名为固态电解质界面（sei）。sei 拥有双重身分，为电子绝缘体同时也是锂离子的优良导体，而该薄膜可保护电池、避免发生有害反应，并让锂离子在电极跟电解质之间来回穿梭，对锂离子电池性能来说，sei可说是关键要点，若sei性能不佳，电池会存有许多问题。一旦sei开始衰退，成堆问题便接踵而来，像是在多次充放电或者多快速充电之后，锂电极就容易沉积不均匀并长出结晶，这些锂金属结晶会对锂离子移动构造遮挡，影响锂离子的移动，进而造成电池容量损失、充放电效率降低，或者是，随着锂金属结晶的不断增长，会刺穿隔膜片材，使正、负极短路，最终导致电池起火。
5.另外，锂离子电池的工作环境温度为0
‑
40℃，当环境温度低于0℃后，隔膜片材上的毛细孔，也俗称“小洞”，因热胀冷缩的原理而收缩变小，令锂离子较难或无法穿过隔膜片材，锂离子在电解液中也容易发生凝结，移动起较慢，造成锂离子电池无法正常充、放电，整体性能就会下降。因而，如何在寒冷气候环境保证锂离子电池正常充、放电，也是亟待解决
的技术问题。
6.在现阶的铅酸蓄电池、锂离子电池应用过程中，当它们分别出现了前面所述问题的时候，铅酸蓄电池普遍采用将电池壳体切割开，将正极板、负极板、隔板等从电池壳体内取出，利用清洗液、清洗工具，清除掉正极板、负极板、隔板上附着的硫酸铅晶体；完毕后，再正极板、负极板、隔板安装回电池壳体，并密封焊接好切割的位置，往电池中添补上新的电解液即完成修复。而对于锂离子电池，目前完全没有可以修复的手段，只能当废品整体报废处理掉。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于解决上述问题和不足，提供一种内嵌有超声波的超声波电池壳体装置，该超声波电池壳体装置通过其侧壁或底面或顶面中超声波机构，当组装成电池产品，使电池不须从所应用的设备取下，便能按需、定时地对电池进行维护，延长电池使用寿命，使电池性能不衰减；在寒冷气候环境下，还可以利用其对电池进行升温，使电池在寒冷气候环境下应用，性能不衰减，不影响正常充放电，有利于提升电池充电速度。
8.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种内嵌有超声波的超声波电池壳体装置，包括带有供电池芯组件容纳的内空腔的电池壳体，其特点在于所述电池壳体的侧壁或底面或顶面的内部还内嵌有超声波机构，所述超声波机构由保护罩壳与安装于保护罩壳中的超声波振动元件构成。
9.优选地，所述电池壳体的内空腔设有间隔板，所述间隔板的内部还内嵌有超声波机构。
10.优选地，所述电池壳体包括顶盖与底壳，所述内空腔设置于底壳上。
11.优选地，所述底壳的四周侧壁中及其底面中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构。
12.优选地，所述间隔板中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构。
13.优选地，所述顶盖中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构。
14.本实用新型的有益效果：本实用新型通过将超声波机构内嵌于电池壳体的侧壁或底面或顶面中，使其在组装成电池产品，作为电池一个随身机构，在电池在日常使用过程中，可以根据需要设定超声波维护系统的工作时间，定时、便利地按需地对电池进行超声波维护，利用超声波的“空化”效应，使电池液不断地冲刷电极板、隔板等部件，来消除或者抑制电池内部结晶的问题，确保电池正常性能而不发生衰减，大大延长电池的使用寿命；在寒冷气候环境时，可以利用超声波产生高频振动和“空化”效应，来加速电池内部的物质分子运动和电池液分子运动，起到电池内部运动升温作用，可以有效解决电池在低温环境下，电池性能衰减、不能正常充放电的问题；并且，利用超声波产生高频振动，使物质内部分子加速运动，使其还能起到辅助电池升温，加速电池充电效率，缩短充电时间。此外，通过内置式的超声波机构，可以在不拆解电池、不破坏电池的前提下，就可以简单、方便地对电池内部进行旧电解液清除、换上新的电解液的修复操作，从而可以极大地延长了电池的使用寿命。本实用新型的技术方案可以运用于铅酸电池、锂电池、固态电池等电池产品上实施。
附图说明
15.图1为本实用新型的剖面结构示意图。
16.图2为本实用新型的带局部剖面的底壳的俯视方向结构示意图。
具体实施方式
17.下面通过将本实用新型方案应用于铅酸电池上，组成超声波铅酸电池为示例，对本实用新型具体实施方式作详细说明。
18.如图1与图2所示，本实用新型包括带有供电池芯组件容纳的内空腔3的电池壳体1，当组装成铅酸电池时，还包括正极板20、隔板30、负极板40，所述隔板30设置于正极板20与负极板40之间，多个正极板20、隔板30、负极板40组装一起，构成了一组电极组件50，一个电极组件50占用一个内空腔3，在电池壳体1顶面上还设有正极接线柱60与负极接线柱70，即如图1所示。为了实现本实用新型提出的目的，如图1与图所示，所述电池壳体1的侧壁或底面或顶面的内部还内嵌有超声波机构2，所述超声波机构2由保护罩壳21与安装于保护罩壳21中的超声波振动元件22构成。本实用新型通过前面的结构设计，使电池在日常使用过程中，可以根据需要设定超声波维护系统的工作时间，定时、便利地按需地对电池进行超声波维护，利用超声波的“空化”效应，使电池液不断地冲刷电极板、隔板等部件，来消除或者抑制电池内部结晶的问题，确保电池正常性能而不发生衰减，大大延长电池的使用寿命。在寒冷气候环境时，可以利用超声波产生高频振动和“空化”效应，来加速电池内部的物质分子运动和电池液分子运动，起到电池内部运动升温作用，可以有效解决电池在低温环境下，电池性能衰减、不能正常充放电的问题。此外，通过内嵌式的超声波机构，可以在不拆解电池、不破坏电池的前提下，就可以简单、方便地对电池内部进行旧电解液清除、换上新的电解液的修复操作，从而可以极大地延长了电池的使用寿命。
19.为了满足电池电压扩容/增容的需要，如图2或图1所示，所述电池壳体1的内空腔3设有间隔板4，所述间隔板4将内空腔3间隔出多个独立腔室。此时，为了保证在位于电池壳体1中间位置的电极组件50，能充分受到超声波能量的作用，本实用新型采用在间隔板4的内部还内嵌有超声波机构2。此外，为了使电池壳体1便于采用模具加工生产，如图1所示，所述电池壳体1包括顶盖11与底壳12，所述内空腔3设置于底壳12上。所述顶盖11与底壳12之间，通常在电极组件50安装好后，再进行最后的密封封装。密封封装可以采用热熔焊接工艺进行，也可以采用粘接剂方式进行。
20.在具体实施时，为了保证处于各个方位的电极组件50都能充分地受到超声波能量的作用，如图1、图2所示，所述底壳12的四周侧壁中及其底面中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构2。所述间隔板4中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构2。所述顶盖11中呈均匀分布地内嵌有多个超声波机构2。
21.所述超声波振动元件22为1mhz或以上的超声波换能器、或者1万转速或以上的超声波振动马达，以获得较佳的超声波“空化”效果与性能。并且，所述超声波振动元件还可以根据在电池中所应部位的不同，来选择扁平形状的规格，或者条形状的规格，或者其它形状。此外，在实际运用时，本实用新型一般还包括一个用于控制超声波振动元件工作的控制器或者主机，利用控制器或者主机来控制整个电池中的超声波振动元件的工作。在控制器或者主机中设置有主控电路板，在主控电路板上还可以加入可编程的mcu主控芯片，以及
wifi模块通信模块或蓝牙模块通信模块，同时编写相应的app应用程序安装于智能手机、平板电脑等上，即可以实现无线的通信与控制，也可以采用线控或遥控方式进行操作本产品运行。同时，还可以在主控电路板加入计数器模块与扬声器模块，对电池充放电次数进行统计，当充放电次数达到预设数值时，就可以自动启动超声波振动元件22对电池进行一般维护，从而省去了人的介入，才能启动一般维护工作的不足。同时，当统计到预设的总充放电次数时，可以发出提示音，提醒人们对电池进行深度的换液修复。
22.为了使本实用新型能够实现对电池进行深度维护，如图1所示，所述顶盖11上还设有带有密封塞帽8的电池液添加孔5，在顶盖11内部还设有与内空腔3相连接的出液孔6，所述电池液添加孔5与出液孔6之间还设有输液通道7。与此同时，在底壳12的下部侧面或底面上还设有与内空腔3相连通的带有密封塞帽8的排污输出端口9。为了减少在维护修复的操作上麻烦，如图1所示，所述底壳12的底面还设有排污通道10，所述排污通道10的其中一端与内空腔3相连通，所述排污通道10的另一端与排污输出端口9相连接。
23.在对电池进行深度维护修复时，打开电池液添加孔5上的密封塞帽8，将电动增压泵的输出管插入到电池液添加孔5中，电动增压泵的输入管与电解液的盛装容器连接，通过电动增压泵将新的电解液加压泵送入电池的电池液添加孔5，经顶盖11上的输液通道7，输经出液孔6，进入到内空腔3，浇淋在电极组件50上，此时打开排污输出端口9，且启动超声波振动元件22，在电动增压泵的增压作用下，以及在超声波振动元件22高频振动下，附着于隔板30表面上的结晶物质、正极板20表面的结晶物质、负极板30表面的结晶物质等等，流出底部的排污孔80，排入排污通道10，经排污输出端口9统一排走。当冲清到排污输出端口9流出的电解液混淆有杂质的前提下，表明电池的维护修复已到位，此时就可以将排污输出端口9盖上密封塞帽8进行关闭，往电池内补充满足够的电解液，盖上电池液添加孔5的密封塞帽8，整个维护修复过程完成，整个电池的性能基本能达新的初始状态。本实用新型通过超声波维护系统可以在不拆解电池、不破坏电池的前提下，就可以简单、方便地对电池内部进行旧电解液清除、换上新的电解液的修复操作，从而可以极大地延长了电池的使用寿命。
24.本实用新型的技术方案除了应用前面的铅酸电池类产品，也可以应用锂电池类产品、以及固态电池类产品，其原理与效用方面，基本相同。当用于固态电池时，本实用新型技术方案的运用，相当给固态电池套装上一个超声波外壳，来实现本实用新型的前述目的；此时，本实用新型技术方案的形状可以根据固态电池的形状进行加工生产，使之与固态电池的形状相适配，方便应用于固态电池上。同理，本实用新型技术方案应用于其类型的电池产品时，也是可以根据实际应用需要来设计其具体的外形结构。